Question

1．工業(yè)燃燒煤、石油等化石燃料釋放出大量氮氧化物（NO_x）、CO₂、SO₂等氣體，嚴(yán)重污染空氣．對(duì)廢氣進(jìn)行脫硝、脫碳和脫硫處理可實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、廢物利用．
Ⅰ．脫硝：已知：H₂的燃燒熱為285.8kJ•mol^-1
N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+133kJ•mol^-1
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ•mol^-1
催化劑存在下，H₂還原NO₂生成水蒸氣和其它無毒物質(zhì)的熱化學(xué)方程式為4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1100.2kJ•mol^-1
Ⅱ．脫碳：向2L密閉容器中加入2mol CO₂、6mol H₂，在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔孟拢�發(fā)生反應(yīng)：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（l）+H₂O（l）
（1）①該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是低溫（填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”）
②下列敘述能說明此反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是de．
a、混合氣體的平均式量保持不變      b、CO₂和H₂的體積分?jǐn)?shù)保持不變
c、CO₂和H₂的轉(zhuǎn)化率相等           d、混合氣體的密度保持不變
e、1mol CO₂生成的同時(shí)有3mol H-H鍵斷裂
（2）產(chǎn)物甲醇可以用作燃料電池，該電池是采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時(shí)向一個(gè)電極通入空氣．負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式是2CH₃OH+2H₂O-12e^-═12H⁺+2CO₂．

Answer 1

分析 Ⅰ、依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算所得熱化學(xué)方程式；
Ⅱ、（1）①自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)是△H-T△S＜0，結(jié)合反應(yīng)特征分析判斷需要的條件；
②平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，個(gè)組分含量保持不變，原則是變量不變分析選項(xiàng)；
（2）燃料燃燒時(shí)，原電池中負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答 解：Ⅰ． 已知：H₂的熱值為142.9KJ•g^-1 ，燃燒熱為285.8KJ/mol，
①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol
②N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+133kJ•mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ•mol^-1
①×4-②-③×4得到催化劑存在下，H₂還原NO₂生成水蒸氣和其它無毒物質(zhì)的熱化學(xué)方程式為4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1100.2kJ•mol^-1；
故答案為：4H₂（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1100.2kJ•mol^-1；
Ⅱ．（1）①CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l），熵變△S＜0，則反應(yīng)焓變△H＜0，低溫下滿足△H-T△S＜0
故答案為：低溫；
②CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l），
a、混合氣體的平均式量始終保持不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；   
b、向2L密閉容器中加入2mol CO₂、6mol H₂，按照1：3反應(yīng)，所以過程中CO₂和H₂的體積分?jǐn)?shù)始終保持不變，故b錯(cuò)誤；
c、向2L密閉容器中加入2mol CO₂、6mol H₂，按照1：3反應(yīng)，CO₂和H₂的轉(zhuǎn)化率始終相等，不能確定反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；          
d、反應(yīng)物是氣體，生成物是液體，混合氣體的密度保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d正確；
e、1mol CO₂生成的同時(shí)有3mol H-H鍵斷裂，說明正逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故e正確；
故答案為：d e；
（2）甲醇燃料電池工作時(shí)，原電池中負(fù)極上燃料甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)：2CH₃OH+2H₂O-12e^-═12H⁺+2CO₂，故答案為：2CH₃OH+2H₂O-12e^-═12H⁺+2CO₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫，平衡影響因素分析判斷，平衡計(jì)算的分析應(yīng)用，注意恒溫恒容和恒容絕熱容器的分析判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．